特開 2024-103814 レーザ溶接機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024103814

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】レーザ溶接機

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/064 20140101AFI20240725BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

B23K26/064 K

B23K26/21 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【公開請求】

(21)【出願番号】P 2024093797

(22)【出願日】2024-06-10

(31)【優先権主張番号】P 2023189877

(32)【優先日】2023-11-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】523422691

【氏名又は名称】株式会社ＫＳ・Ｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡 健一郎

(57)【要約】

【課題】出射部の内部においてミラーを容易に前後方向に移動させることができるレーザ溶接機を提供する。
【解決手段】レーザ光発振器５から発振されたレーザ光が光ファイバ部８を介して伝送され、伝送されたレーザ光を出射するレーザトーチ３を備え、レーザトーチ３は、光ファイバ部８から出射されたレーザ光を筒状のハンドル部１８から筒状の出射部１７内へミラー２８により屈折させ、屈折したレーザ光を集光レンズ２７により集光し、出射部１７の前端部から出射するものであり、出射部１７の後側筒部２５内にミラー２８を保持するミラー保持部３１を前後方向に移動可能に嵌め合わせ、ミラー保持部３１の後端部を出射部１７の後側筒部２５から突出させ、出射部１７およびハンドル部１８を覆うカバー２０の第二蓋部材２０ｂを開けた状態で、カバー２０の第二開口部２０ｄからミラー保持部３１の後端部が出射部１７に対して前後方向に移動操作可能となっている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光発振器と、
前記レーザ光発振器から発振されたレーザ光が伝送される光ファイバ部と、
前記光ファイバ部により伝送されたレーザ光が出射されるレーザトーチとを備え、
前記レーザトーチは、前端部からレーザ光が出射される筒状の出射部と、
前記出射部の後端側に下方に延び出す状態で設けられ、前記光ファイバ部が接続される筒状のハンドル部と、
前記レーザ光発振器からレーザ光を発振させるスイッチ部とを有し、
前記出射部が、前記光ファイバ部から前記ハンドル部内へ出射されるレーザ光を前記出射部内へ屈折させるミラーと、前記ミラーにより屈折されたレーザ光を集光する集光レンズとを有し、
作業者により前記レーザトーチのハンドル部が把持されている状態で、前記レーザトーチの前端部から出射されるレーザ光によりワークを溶接するレーザ溶接機において、
前記出射部がその後端部の内部に前後方向に移動可能に嵌め合わされるミラー保持部を有し、前記ミラーが前記ミラー保持部に対して一体に前後方向に移動可能な状態に保持され、前記ミラー保持部の後端部が前記出射部の後端部から突出する状態であることを特徴とするレーザ溶接機。

【請求項2】

前記出射部が、その周方向の一部に設けられる収納口と前記収納口を通して前記集光レンズを出し入れ可能に収納するレンズ収納部とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接機。

【請求項3】

前記レーザトーチが前記出射部およびハンドル部を覆うカバーを有し、
前記カバーが、前記ミラー保持部の後端部を覆う状態であり、
前記カバーが、外部に開口する第一開口部と前記第一開口部を開閉する第一蓋部材と、外部に開口する第二開口部と前記第二開口部を開閉する第二蓋部材とを有し、
前記第一蓋部材を開いた状態で、前記第一開口部が前記出射部の収納口を露出させる位置に設けられており、
前記第二開口部が前記出射部の後端部側に設けられ、前記第二蓋部材を開いた状態で、前記ミラー保持部の後端部が前記第二開口部から前記出射部に対して前後方向に移動操作可能となっていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ溶接機。

【請求項4】

前記レンズ収納部が、前記集光レンズを収納する第一凹部と、前記第一凹部の前側に設けられる第二凹部とを有し、保護レンズが前記レンズ収納部の収納口を通して、前記第二凹部に出し入れ可能に収納されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ溶接機。

【請求項5】

前記ハンドル部にハンドル部側給水口とハンドル部側排水口とを有するハンドル部側水路が設けられ、
前記ハンドル部側水路を通る水で前記ハンドル部を冷却する水冷部をさらに備え、
前記水冷部が、
前記水を貯めるタンクと、
前記タンクから前記ハンドル部側給水口へ前記水を送る送り配管と、
前記ハンドル部側排水口から前記タンクに前記水を戻す戻り配管と、
前記タンクに貯めた前記水を前記送り配管に送り出すポンプとを有し、
前記タンクに貯めた前記水が所定の温度範囲内に維持されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のレーザ溶接機。

【請求項6】

前記光ファイバ部が前記レーザ光発振器と反対側の端部に取り付けられる筒状のコネクタを有し、前記ハンドル部が筒状のソケットを有し、前記ソケットの内部に前記コネクタが着脱可能に接続され、
前記コネクタにコネクタ側給水口とコネクタ側排水口を有するコネクタ側水路が設けられ、
前記コネクタ側給水口に、前記送り配管から分岐する分岐送り配管が接続され、前記コネクタ側排水口に、前記戻り配管から分岐する分岐戻り配管が接続されていることを特徴とする請求項５に記載のレーザ溶接機。

【請求項7】

前記レーザトーチおよび前記水冷部が複数設けられ、前記水冷部が前記レーザトーチごとに対応して１つずつ設けられ、前記レーザトーチは、その対応する前記水冷部によりハンドル部が冷却されることを特徴とする請求項５に記載にレーザ溶接機。

【請求項8】

前記レーザトーチに対して単数または複数のワイヤ状の溶接材料を供給するワイヤ供給部をさらに備え、
前記レーザトーチが、前記出射部の前端部に取り付けられるノズルと、前記出射部に取り付けられるワイヤホルダとを有し、前記ノズルの前端部からレーザ光が出射され、
前記ワイヤホルダが、前記ワイヤ供給部から供給される前記溶接材料を前記ノズルの前端部の前方へ案内することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のレーザ溶接機。

【請求項9】

前記ワイヤ供給部が前記レーザトーチごとに対応して１つずつ設けられていることを特徴とする請求項８に記載のレーザ溶接機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、作業者が手に持ってレーザ溶接を行うレーザトーチを有するレーザ溶接機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザ溶接機としては、作業者が手に持ってレーザ溶接を行うレーザトーチを有するものがある。このレーザトーチは、レーザ光発振器から発振されるレーザ光が光ファイバを介して内部に導かれ、集光されたレーザ光が先端のノズルから出射され、ワークを溶接するものである（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この特許文献１に記載されたレーザ溶接機のレーザトーチは、下部にノズルが接続されるレーザトーチ本体（出射部）と、出射部の側部に接続され、作業者が手に持つ把持部（ハンドル部）とを有している。ハンドル部には光ファイバの一端が接続されており、光ファイバの他端にはレーザ光発振器が接続されている。ハンドル部には、レーザ光発振器を動作させるための出射スイッチ（スイッチ部）が設けられ、ハンドル部の内部には、コリメートレンズが設けられている。トーチ本体部の内部には集光レンズと、集光レンズの上方に位置するベンドミラー（ミラー）が配置されている。

【0004】

上記レーザ溶接機では、以下のようにして、レーザトーチのノズルからレーザ光が出射される。すなわち、レーザ光発振器から発振されるレーザ光が光ファイバを介してレーザトーチのハンドル部の内部に導かれ、コリメートレンズにより平行光へ屈折される。平行光となったレーザ光はレーザトーチのトーチ本体部内に導かれて、ミラーにより集光レンズに向かって反射され、集光レンズにより集光されてレーザトーチのノズルからレーザ光が出射される。このようにして、上記レーザ溶接機では、作業者がハンドル部を手で持った状態で、レーザトーチのノズルから出射されたレーザ光により複数のワークを溶接することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９－２２０６９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、一般に、レーザトーチを有するレーザ溶接機では、レーザトーチのノズルは、交換可能に構成されている場合が多く、ノズル先端の孔径、先端までの長さの違いなど様々な形状の物があり、溶接内容に応じて選定される。このため、ノズルの交換の度に、ノズルの位置と、レーザ光の光軸の位置が適切になるように、微調整する必要がある。すなわち、ノズルのレーザ光出射孔の中心と、出射されるレーザ光の光軸の位置とを合致させる作業、いわゆる芯出しを行う必要がある。

【0007】

レーザ溶接時には、アシストガスとなる不活性ガス（エアー）等がノズルのレーザ光出射孔からワークの溶接位置に向けて吹き付けられている。この吹付けエアーの中心にレーザ光の光軸が位置していない場合、ワークの溶接位置に対して均等にエアーが吹き付けられない状態となり、溶接品質の低下を招くおそれがあるためである。

【0008】

特許文献１に記載のレーザ溶接機のレーザトーチには、集光レンズやミラーの位置をレーザ光の光軸と交差する方向を移動させる機構が設けられていない。このため、作業者は、芯出し作業が完了するまで、何度もトーチ本体部の構成部材を解体し、集光レンズやミラーの位置を調整して、トーチ本体部の構成部材を組み直す必要があり、溶接の作業性が悪いという問題があった。

【0009】

そこで、この発明の解決すべき課題は、出射部の内部においてミラーを容易に前後方向に移動させることができるレーザ溶接機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の課題を解決するために、この発明は、以下の構成１～９を備えるものである。
［構成１］
レーザ光発振器と、
前記レーザ光発振器から発振されたレーザ光が伝送される光ファイバ部と、
前記光ファイバ部により伝送されたレーザ光が出射されるレーザトーチとを備え、
前記レーザトーチは、前端部からレーザ光が出射される筒状の出射部と、前記出射部の後端側に下方に延び出す状態で設けられ、前記光ファイバ部が接続される筒状のハンドル部と、前記レーザ光発振器からレーザ光を発振させるスイッチ部とを有し、
前記出射部が、前記光ファイバ部から前記ハンドル部内へ出射されるレーザ光を前記出射部内へ屈折させるミラーと、前記ミラーにより屈折されたレーザ光を集光する集光レンズとを有し、
作業者により前記レーザトーチのハンドル部が把持されている状態で、前記レーザトーチの前端部から出射されるレーザ光によりワークを溶接するレーザ溶接機において、
前記出射部がその後端部の内部に前後方向に移動可能に嵌め合わされるミラー保持部を有し、前記ミラーが前記ミラー保持部に対して一体に前後方向に移動可能な状態に保持され、前記ミラー保持部の後端部が前記出射部の後端部から突出する状態であることを特徴とするレーザ溶接機。

【0011】

ここで、前後方向とは、作業者がレーザトーチのハンドル部を、出射部に対して下側に位置させて把持する状態であって、出射部から出射する方向の前方側を「前」、後方側を「後」と規定する。左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向であって、作業者が前方を向いた状態で、左側が「左」、右側が「右」と規定する。上下方向は鉛直方向である。前後方向、左右方向および上下方向は相互に直交する。

【0012】

この構成では、レーザトーチの出射部の後端部からミラー保持部の後端部が突出している。このミラー保持部の後端部を出射部に対して、前後方向に移動させることで、出射部の内部でミラーを前後方向に移動させることができる。

【0013】

［構成２］
前記出射部が、その周方向の一部に設けられる収納口と、前記収納口を通して前記集光レンズを出し入れ可能に収納するレンズ収納部とを有することを特徴とする構成１に記載のレーザ溶接機。

【0014】

この構成によると、集光レンズの交換は、出射部の収納口を通して、レンズ収納部に収納されている集光レンズを取り出し、出射部の収納口を通して、新たな集光レンズをレンズ収納部に収納することにより、容易に行うことができる。

【0015】

［構成３］
前記レーザトーチが前記出射部およびハンドル部を覆うカバーを有し、
前記カバーが、前記ミラー保持部の後端部を覆う状態であり、
前記カバーが、外部に開口する第一開口部と前記第一開口部を開閉する第一蓋部材と、外部に開口する第二開口部と前記第二開口部を開閉する第二蓋部材とを有し、
前記第一蓋部材を開いた状態で、前記第一開口部が前記出射部の収納口を露出させる位置に設けられており、
前記第二開口部が前記出射部の後端部側に設けられ、前記第二蓋部材を開いた状態で、前記ミラー保持部の後端部が前記第二開口部から前記出射部に対して前後方向に移動操作可能となっていることを特徴とする構成２に記載のレーザ溶接機。

【0016】

この構成によると、カバーの第一蓋部材を開くことで、第一開口部から収納口を通して集光レンズをレンズ収納部から出し入れすることができる。第一開口部を第一蓋部材で閉じると、第一蓋部材によって、外部からレンズ収納部内への異物の侵入を防止することができる。

【0017】

また、出射部の後端部から突出しているミラー保持部の後端部をカバーにより覆うことができるので、溶接作業中に、作業者が不用意にミラー保持部に接触すること防止することができる。また、カバーの第二蓋部材を開くことで、第二開口部からミラー保持部の後端部へアクセスし、ミラー保持部を出射部に対して前後方向に移動させることができる。

【0018】

［構成４］
前記レンズ収納部が、前記集光レンズを収納する第一凹部と、前記第一凹部の前側に設けられる第二凹部とを有し、保護レンズが前記レンズ収納部の収納口を通して、前記第二凹部に出し入れ可能に収納されていることを特徴とする構成２に記載のレーザ溶接機。

【0019】

通常、溶接作業時にワークから発生するスパッタが、出射部の前端部から出射部内に侵入することがある。このようなスパッタから集光レンズを保護する目的で、出射部の内部において、集光レンズの前側に保護レンズが配置されている。この保護レンズは一定期間ごとに交換する必要がある。この構成によると、レンズ収納部の第一凹部に収納されている集光レンズの前側で、保護レンズをレンズ収納部の第二凹部に容易に出し入れ可能に収納することができる。

【0020】

［構成５］
前記ハンドル部にハンドル部側給水口とハンドル部側排水口とを有するハンドル部側水路が設けられ、
前記ハンドル部側水路を通る水で前記ハンドル部を冷却する水冷部をさらに備え、
前記水冷部が、
前記水を貯めるタンクと、
前記タンクから前記ハンドル部側給水口へ前記水を送る送り配管と、
前記ハンドル部側排水口から前記タンクに前記水を戻す戻り配管と、
前記タンクに貯めた前記水を前記送り配管に送り出すポンプとを有し、
前記タンクに貯めた前記水が所定の温度範囲内に維持されていることを特徴とする構成１～４のいずれかに記載のレーザ溶接機。

【0021】

この構成では、水冷部のタンクに貯めた水がポンプにより送り配管を介してハンドル部側給水口からハンドル部側水路に送られる。そのハンドル部側水路を通る水によりレーザトーチのハンドル部を冷却することができる。ハンドル部が冷却されると、レーザ溶接時にレーザトーチのハンドル部に熱が籠もらなくなり、作業者がより長い時間ハンドル部を把持して、溶接作業を行うことができる。

【0022】

また、ハンドル部側排水口から戻り配管を介して水がタンクに戻り、タンクに貯められた水が所定の温度範囲内に維持される。このため、タンクに貯められた水が所定の温度範囲を超える温度となって、ハンドル部に対する冷却能力が低下することを防止することができる。さらに、溶接の作業現場の気温が低い場合であっても、溶接作業の開始する際、タンクに貯められた水を所定の温度範囲内へ昇温させるので、溶接作業を行う準備時間を短縮することが可能となる。

【0023】

［構成６］
前記光ファイバ部が前記レーザ光発振器と反対側の端部に取り付けられる筒状のコネクタを有し、前記ハンドル部が筒状のソケットを有し、前記ソケットの内部に前記コネクタが着脱可能に接続され、
前記コネクタにコネクタ側給水口とコネクタ側排水口を有するコネクタ側水路が設けられ、
前記コネクタ側給水口に、前記送り配管から分岐する分岐送り配管が接続され、前記コネクタ側排水口に、前記戻り配管から分岐する分岐戻り配管が接続されていることを特徴とする構成５に記載のレーザ溶接機。

【0024】

この構成によると、ハンドル部を水により冷却する水冷部を利用して、光ファイバ部の端部に取り付けられたコネクタも水により冷却することができる。このため、ハンドル部がさらに冷却され、作業者が把持するハンドル部に熱が籠もらず、レーザ溶接の連続運転時間をさらに延ばすことができる。

【0025】

［構成７］
前記レーザトーチおよび前記水冷部が複数設けられ、前記水冷部が前記レーザトーチごとに対応して１つずつ設けられ、前記レーザトーチは、その対応する前記水冷部によりハンドル部が冷却されることを特徴とする構成５または構成６に記載のレーザ溶接機。

【0026】

この構成では、それぞれのレーザトーチは、その対応する水冷部によりハンドル部が冷却されるものである。このため、様々な溶接作業をレーザトーチごとに独立して、かつ同時に行うことが可能となり、溶接の作業効率を向上させることができる。

【0027】

［構成８］
前記レーザトーチに対して単数または複数のワイヤ状の溶接材料を供給するワイヤ供給部をさらに備え、
前記レーザトーチが、前記出射部の前端部に取り付けられるノズルと、前記出射部に取り付けられるワイヤホルダとを有し、前記ノズルの前端部からレーザ光が出射され、
前記ワイヤホルダが、前記ワイヤ供給部から供給される前記溶接材料を前記ノズルの前端部の前方へ案内することを特徴とする構成１～７のいずれかに記載のレーザ溶接機。

【0028】

この構成では、ワイヤ供給部から供給される単数または複数のワイヤ状の溶接材料が、ワイヤホルダを介してノズルの前端部の前方に案内される。このため、溶接作業時、ワークの溶接部に対して溶接材料が安定的に供給され、ワークの溶接部に安定したビード形成が可能となり、また、ワークの溶接部の機械的強度を向上することができる。

【0029】

［構成９］
前記ワイヤ供給部が前記レーザトーチごとに対応して１つずつ設けられていることを特徴とする構成８に記載のレーザ溶接機。

【0030】

この構成では、例えば、レーザトーチを複数備えている場合であっても、レーザトーチごとに行われる溶接において、ワイヤ状の溶接材料の太さや本数を変えることができる。

【発明の効果】

【0031】

この発明に係るレーザ溶接機は、ミラー保持部の後端部を出射部に対して前後方向に移動させることで、出射部の内部でミラーの前後方向の位置を調整し、レーザ光の光軸の上下方向の位置を調整することができ、上述の芯出し作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】この発明に係る第一実施形態のレーザ溶接機を示す概略図

【図2】レーザ溶接機のレーザトーチとコネクタとを示す一部切り欠き側面図

【図3】レーサ溶接機のレーザトーチを示す断面図

【図4】レーザ溶接機のレーザトーチの第一蓋部材を開けた状態を示す斜視図

【図5】レーザ溶接機のレーザトーチの第二蓋部材を開けた状態を示す斜視図

【図6】（ａ）レーザトーチのミラー調整部の前後方向への移動前の状態を示す一部切り欠き断面図、（ｂ）レーザトーチのミラー調整部の前後方向への移動後の状態を示す一部切り欠き断面図

【図7】カバーを外したレーザトーチとガス配管及び電気ケーブルとの接続を示す側面図

【図8】図７中のＡ－Ａ線における断面図

【図9】図７中のＢ－Ｂ線における断面図

【図10】図７中のＣ－Ｃ線における断面図

【図11】この発明に係る第二実施形態のレーザ溶接機を示す概略図

【図12】この発明に係る第二実施形態のレーザ溶接機を示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、この発明に係る第一実施形態のレーザ溶接機を図面に基づいて説明する。図１に示すように、レーザ溶接機１は、筐体２と、レーザトーチ３と、ワイヤ供給部４を備えている。

【0034】

図１、図２に示すように、筐体２は、レーザ光発振器５、水冷部６および制御部７を内部に備えている。レーザ光発振器５は、制御部７の制御によりレーザ光を発振するものである。レーザ光発振器５には光ファイバ部８が光学的に接続されている。レーザ光発振器５により発振されたレーザ光が光ファイバ部８を介して、レーザトーチ３に伝送される（図２参照）。レーザ光発振器５から発振されるレーザ光は、ファイバーレーザである。ファイバーレーザの出力は、１００～２０００Ｗの範囲内とするのが好ましい。ファイバーレーザの波長は、１０６０～１０８０ｎｍの範囲内とすることが好ましい。

【0035】

水冷部６は、レーザトーチ３を冷却する冷却水Ｗを貯めるタンク９と、タンク９内の冷却水Ｗをレーザトーチ３へ送る送り配管１０と、レーザトーチ３からタンク９内へ冷却水Ｗを戻す戻り配管１１と、タンク９内の冷却水Ｗを送り配管１０へ送り出すポンプ１２とを有する。タンク９には、内部に貯められた冷却水Ｗを加熱するヒータ９ａと、内部に貯められた冷却水Ｗを冷却するチラー９ｂとが設けられている。タンク９内に貯められた冷却水Ｗは、ヒータ９ａおよびチラー９ｂを使用して、制御部７の制御に基づき、所定の温度範囲内（例えば、２５℃～３０℃）に維持されている。

【0036】

送り配管１０は、レーザトーチ３寄りの位置で分岐する分岐送り配管１０ａを有する。分岐送り配管１０ａは、後述する光ファイバ部８のコネクタ１３に接続されている。戻り配管１１は、レーザトーチ３寄りの位置から分岐する分岐戻り配管１１ａを有する。分岐戻り配管１１ａは、後述する光ファイバ部８のコネクタ１３に接続されている。

【0037】

光ファイバ部８はレーザ光発振器５と反対側（レーザトーチ３側）の端部にコネクタ１３が取り付けられている。コネクタ１３は筒状の金属製部材であり、レーザトーチ３のハンドル部１８に着脱可能に接続される。コネクタ１３内の筒軸の位置に、光ファイバ部８のレーザトーチ３側の端部がスリーブ（図示省略）により保持されている。コネクタ１３は、その内周面と光ファイバ部８の外周面の間で構成されるコネクタ側水路１３ａと、コネクタ側水路１３ａに通じるコネクタ側給水口１３ｂおよびコネクタ側排水口１３ｃと有する。コネクタ側給水口１３ｂには、管継手を介して分岐送り配管１０ａが接続されている。コネクタ側排水口１３ｃには、管継手を介して分岐戻り配管１１ａが接続される。

【0038】

筐体２には、レーザトーチ３にシールドガスを供給するガス配管１４と、外部電源に接続され、レーザトーチ３に電力を供給する電気ケーブル１５とが設けられている。シールドガスは、不活性ガスであり、例えば、窒素ガスやアルゴンガスを使用することができる。ガス配管１４は、シールドガスを充填したガスボンベ（図示省略）に接続されており、シールドガスの供給量が制御部７により制御される。

【0039】

筐体２の上部から延びる光ファイバ部８、送り配管１０、戻り配管１１、ガス配管１４および電気ケーブル１５は、まとめられて筒状の可とう性を有するケーブルカバー１６により覆われている。

【0040】

レーザトーチ３は、レ－ザ光が前端から出射される筒状の出射部１７と、出射部１７の後側寄りの位置に一体に設けられる筒状のハンドル部１８と、レーザ光発振器５を動作させるスイッチ部１９と、出射部１７およびハンドル部１８を覆う樹脂製のカバー２０と、出射部１７の前端部に着脱可能に取り付けられるノズル２１とを有する。

【0041】

図３に示すように、出射部１７は長さ方向の軸線Ｓを有する金属製の筒状部材である。出射部１７は、前側筒部２２と、レンズ収納部２３と、ミラー収容部２４と、後側筒部２５とが一体に形成されたものである。前側筒部２２、レンズ収納部２３、ミラー収容部２４および後側筒部２５は、前側からこの順序で前後方向に並んでいる。

【0042】

前側筒部２２は、内周面２２ａと外周面に設けられたおねじ部２２ｂとを有している。内周面２２ａは、軸線Ｓを中心とする円筒面である。前側筒部２２の内部にノズル２１の後端部を保持するコレット２１ａが収納されている。前側筒部２２の内部にコレット２１ａが収納された状態で、おねじ部２２ｂにコレットナット２１ｂがねじ結合している。コレットナット２１ｂにより、コレット２１ａに対してノズル２１の後端部分がチャックされる。このとき、ノズル２１が前側筒部２２から前方に突出する状態となる。ノズル２１の前端部（先端部）にはノズルチップ２１ｃが着脱可能に取り付けられている。

【0043】

前側筒部２２の下部には、ワイヤホルダ４０が固定されている。ワイヤホルダ４０は、ワイヤ供給部４から供給される単数または複数のワイヤ状の溶接材料Ｙをノズル２１のノズルチップ２１ｃの前方へ案内するものである。

【0044】

図３、図４に示すように、レンズ収納部２３は、内周面２３ａと、内周面２３ａの内部と連通する第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃとを有する。内周面２３ａは、軸線Ｓを中心とする円筒面である。第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃは、上方に開放する収納口を有しており、軸線Ｓに対して直交する状態で前後方向に並んで設けられている。第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃは、軸線Ｓに対して直交する断面が長方形となっている。第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃの下面（底面）は、内周面２３ａよりも下方に位置している。

【0045】

第一凹部２３ｂの内部には、保護レンズ２６を装着した第一ホルダ２６ａが出し入れ可能に嵌め込まれている。第一凹部２３ｂ内に第一ホルダ２６ａが嵌め込まれた状態で、保護レンズ２６は、厚さ方向が前後方向となるように軸線Ｓに交差している。第二凹部２３ｃの内部には、集光レンズ２７を装着した第二ホルダ２７ａが出し入れ可能に嵌め込まれている。第二凹部２３ｃ内に第二ホルダ２７ａが嵌め込まれた状態で、集光レンズ２７は、厚さ方向が前後方向となるように軸線Ｓに交差している。

【0046】

ミラー収容部２４は、内周面２４ａを有している。内周面２４ａは軸線Ｓを中心とする円筒面である。内周面２４ａの内径は、レンズ収納部２３の内周面２３ａの内径よりも大きい。ミラー収容部２４の内部には、レーザ光を屈折させるミラー２８が配置される。

【0047】

図５、図６に示すように、後側筒部２５は、内周面２５ａを有し、後方に開口している。内周面２５ａは、軸線Ｓを中心とする円筒面である。内周面２５ａの内径は、ミラー収容部２４の内周面２４ａの内径よりも大きい。後側筒部２５の後端部の上部にめねじ２５ｂが上下方向に沿って設けられている。後側筒部２５の内部には、ミラー調整部２９が後方から嵌め合わされる。ミラー調整部２９は、スリーブ３０と、スリーブ３０内に前後方向に移動可能に嵌め合わされたミラー保持部３１とを有する。

【0048】

スリーブ３０の前側部分の外周面に周溝３０ａとキー溝３０ｂが設けられ、周溝３０ａにＯリングが装着されている。スリーブ３０の後側部分の上部にめねじ３０ｃが、前後方向に複数（この実施形態では２つ）並んで設けられている。それぞれのめねじ３０ｃは、スリーブ３０を貫通している。それぞれのめねじ３０ｃには、固定ねじ３０ｄがねじ結合され、この固定ねじ３０ｄのねじ結合により、スリーブ３０に対してミラー保持部３１が固定される。

【0049】

スリーブ３０の前側部分が後側筒部２５の内部に嵌め込まれており、Ｏリングにより後側筒部２５の内周面２５ａとスリーブ３０との間の気密性が確保されている。スリーブ３０は、後側筒部２５のめねじ２５ｂにキー部材としてのおねじ部材２５ｃがねじ込まれて、おねじ部材２５ｃがキー溝３０ｂに係合する。この係合により、スリーブ３０が後側筒部２５から抜け止めされる。

【0050】

ミラー保持部３１は、円筒状をなしており、回転アクチュエータ（図示省略）を内蔵している。ミラー保持部３１の前端部にミラー２８が軸線Ｓに対して所定の角度をもって保持されている。この回転アクチュエータがミラー２８を軸線Ｓ回りに所定の角度範囲内（例えば、上下方向の仮想線を基準として±２．５度の範囲内）で回転（揺動）させる。ミラー２８は、ミラー収容部２４内に配置されており、光ファイバ部８からハンドル部１８の内部に出射されたレーザ光を出射部１７の内部へと屈折させるものである。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ミラー保持部３１は、ミラー保持部３１をスリーブ３０に対して前後方向に移動することにより、出射部１７の内部へと屈折させるレーザ光の光軸の上下方向の位置を調整することができる。ミラー保持部３１をスリーブ３０に対して前後方向に移動させるには、固定ねじ３０ｄをめねじ３０ｃに対して緩めればよい。図７に示すように、ミラー保持部３１は、ハンドル部１８の外側に沿って配線された電気ケーブル１５に接続されている。

【0051】

図３に示すように、ハンドル部１８は、出射部１７のミラー収容部２４の下部に対して、下方へ向かって後ろ向きに延び出して一体に設けられている。ハンドル部１８は金属製の筒状部材である。ハンドル部１８の内部にレーザ光が通る光路１８ａが設けられる。ハンドル部１８の下端部に筒状のソケット３２が固定されている。光路１８ａとソケット３２の内部は連通しており、ソケット３２にコネクタ１３が着脱可能に取り付けられる。光路１８ａの内部には、コリメートレンズ１８ｇが配置されている。コリメートレンズ１８ｇにより、光ファイバ部８から光路１８ａ内に出射されるレーザ光が平行光となる。

【0052】

図８、図９に示すように、ハンドル部１８は、光路１８ａに対して前側部分にハンドル部側水路１８ｂおよびガス供給路１８ｃが設けられている。ハンドル部側水路１８ｂは、ハンドル部１８の長さ方向に沿って、左右方向一方側（この実施形態では右側）に設けられている。図１０に示すように、ハンドル部側水路１８ｂは、ハンドル部１８の下部で分岐しており、その分岐端にハンドル部側給水口１８ｄおよびハンドル部側排水口１８ｅを有する。ハンドル部側給水口１８ｄに送り配管１０が接続され、ハンドル部側排水口１８ｅに戻り配管１１が接続されている。

【0053】

ガス供給路１８ｃは、ハンドル部１８の左右方向他方側（この実施形態では左側）に設けられている。ガス供給路１８ｃは、ハンドル部１８の上部に設けられるガス供給口１８ｆを有する。ガス供給口１８ｆにガス配管１４が接続されている。図７に示すように、ガス供給路１８ｃは、ハンドル部１８の上部からミラー収容部２４の下部およびレンズ収納部２３の下部を経て、前側筒部２２の内部に接続されている。ガス供給路１８ｃが設けられることで、ガス配管１４内に圧送されるシールドガスが前側筒部２２内に供給され、ノズル２１の先端から噴出される。

【0054】

図５に示すように、カバー２０は、出射部１７、ハンドル部１８およびミラー保持部３１を覆う樹脂製の部材である。図４に示すように、カバー２０は、出射部１７のレンズ収納部２３の上方に設けられる第一開口部２０ｃと、第一開口部２０ｃを開閉する第一蓋部材２０ａとを有している。第一開口部２０ｃは、第一蓋部材２０ａを開いた状態で、レンズ収納部２３の第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃの収納口が露出する位置に設けられている。

【0055】

また、図５に示すように、カバー２０は、出射部１７の後端部側に設けられる第二開口部２０ｄと第二開口部２０ｄを開閉する第二蓋部材２０ｂとを有する。第二開口部２０ｄは、出射部１７の後端部の上方に設けられている。第二開口部２０ｄは、第二蓋部材２０ｂを開いた状態で、出射部１７の後側筒部２５からミラー保持部３１の後端部に至る部位が露出する位置に設けられている。

【0056】

この発明の第一実施形態のレーザ溶接機１は以上のように構成される。このレーザ溶接機１は、第二蓋部材２０ｂを開いた状態では、例えば工具４１等を用いて、スリーブ３０の固定ねじ３０ｄを緩めて、ミラー保持部３１をスリーブ３０に対して前後方向に移動操作することができる。このため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ミラー保持部３１に保持されているミラー２８をミラー保持部３１と一体に前後方向に容易に移動させることができる。従って、レーザ溶接機１は、出射部１７のノズル２１の前端部からレーザ光が出射され、ノズル２１のノズルチップ２１ｃの形状に応じて、ノズルチップ２１ｃの開口孔の中央にレーザ光の光軸に合わせることが容易となり、上述の芯出し作業が容易となって、溶接の作業性が向上する。

【0057】

また、レーザ溶接機１は、出射部１７にレンズ収納部２３が設けられている。レンズ収納部２３は、出射部１７の周方向の一部となる上方に収納口を有する第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃが設けられたものである。第一凹部２３ｂの内部には、保護レンズ２６を装着した第一ホルダ２６ａが出し入れ可能に嵌め込まれている。また、第二凹部２３ｃの内部には、集光レンズ２７を装着した第二ホルダ２７ａが出し入れ可能に嵌め込まれている。さらに、カバー２０は、第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃの収納口の上方に位置する第一開口部２０ｃと、第一開口部２０ｃを開閉する第一蓋部材２０ａを有する。第一蓋部材２０ａを開いた状態で、第一凹部２３ｂおよび第二凹部２３ｃの収納口が露出する（図４参照）。この状態で、第一開口部２０ｃを通して、第一凹部２３ｂに第一ホルダ２６ａを介して保護レンズ２６を出し入れすることができる。また、第二凹部２３ｃに第二ホルダ２７ａを介して集光レンズ２７を出し入れすることができる。

【0058】

レーザ溶接機１は、ハンドル部１８に、ハンドル部側水路１８ｂが設けられている。水冷部６のタンク９に貯めた水がポンプ１２により送り配管１０を介してハンドル部側給水口１８ｄからハンドル部側水路１８ｂに送られる。そのハンドル部側水路１８ｂを通る水によりレーザトーチ３のハンドル部１８を冷却することができる。その結果、レーザ溶接時にレーザトーチ３のハンドル部１８に熱が籠もらなくなり、作業者がより長い時間、ハンドル部１８を把持して、溶接作業を行うことができる。

【0059】

また、水冷部６は、タンク９に貯めた水が所定の温度範囲内に維持されている。このため、タンク９に貯められた水が所定の温度範囲を超える温度となって、ハンドル部に対する冷却能力が低下することを防止することができる。さらに、溶接の作業現場の気温が低い場合であっても、溶接作業の開始する際、タンク９に貯められた水を所定の温度範囲内へ昇温させるので、溶接作業を行う準備時間を短縮することが可能となる。

【0060】

レーザ溶接機１は、光ファイバ部８がレーザ光発振器５と反対側の端部に筒状のコネクタ１３を有し、ハンドル部１８が筒状のソケット３２を有し、ソケット３２の内部にコネクタ１３が着脱可能に接続されるものである。そして、コネクタ１３は、コネクタ側水路１３ａと、コネクタ側水路１３ａに通じるコネクタ側給水口１３ｂおよびコネクタ側排水口１３ｃと有している。コネクタ側給水口１３ｂには、送り配管１０から分岐する分岐送り配管１０ａが接続されている。コネクタ側排水口１３ｃには、戻り配管１１から分岐する分岐戻り配管１１ａが接続されている。このため、ハンドル部１８を水により冷却する水冷部６を利用して、光ファイバ部の端部に取り付けられたコネクタ１３も水により冷却することができる。

【0061】

レーザ溶接機１は、ワイヤ状の溶接材料Ｙを供給するワイヤ供給部４を備えている。また、レーザトーチ３は、出射部１７に取り付けられたワイヤホルダ４０を有している。ワイヤ供給部４から供給された溶接材料Ｙが、ワイヤホルダ４０を介してレーザトーチ３のノズル２１の先端へ案内される。このため、溶接作業時、ワークの溶接部に対して溶接材料が安定的に供給され、ワークの溶接部に安定したビード形成が可能となり、また、ワークの溶接部の機械的強度を向上することができる。図１に示すワイヤ供給部４は、複数の（２本の）ワイヤ状の溶接材料Ｙを供給しているが、これに限られず、１本（単数）のワイヤ状の溶接材料Ｙを供給するものであってもよい。

【0062】

この発明に係る第二実施形態のレーザ溶接機５０を図面に基づいて説明する。図１１に示すように、このレーザ溶接機５０は、１つの筐体２と、２つのレーザトーチ３と、２つのワイヤ供給部４と、２つのレーザ光発振器５と、２つの水冷部６と、２つの制御部７を備えている点で、上述の第一実施形態と相違する。その他の構成は、第一実施形態の場合と同様であるので、その説明を省略する。

【0063】

図１１に示すように、レーザ溶接機５０は、１つの筐体２と、２つのレーザトーチ３およびワイヤ供給部４を備えている。筐体２は、その内部に２つのレーザ光発振器５と、２つの水冷部６と、２つの制御部７を有する。筐体２内の上部には２つの制御部７が設けられている。２つの制御部７のうちの第一制御部７ａが、筐体２の正面部に正対した状態での左右方向（筐体２の左右方向）右側に位置し、第一制御部７ａの表示部や操作部が筐体２内の上部の正面に配置されている。また、２つの制御部７のうちの第二制御部７ｂが、筐体２の左右方向左側に位置し、第二制御部７ｂの表示部や操作部が筐体２内の上部の正面に配置されている。

【0064】

筐体２内の下部は上下２段に仕切られている。筐体２内の上段には、２つのレーザ光発振器５のうちの第一レーザ光発振器５ａと、２つの水冷部６のうちの第一水冷部６ａが配置されている。筐体２内の下段には、２つのレーザ光発振器５のうちの第二レーザ光発振器５ｂと、２つの水冷部６のうちの第二水冷部６ｂが配置されている。２つの水冷部６の筐体２の正面部には、タンク９内の冷却水Ｗの水温が表示されている。

【0065】

第一レーザ光発振器５ａには、２つのレーザトーチ３のうちの第一レーザトーチ３ａが光ファイバ部８を介して接続されている。第一レーザトーチ３ａのハンドル部１８が第一水冷部６ａにより冷却されている。第一レーザトーチ３ａの光ファイバ部８、送り配管１０、戻り配管１１、ガス配管１４および電気ケーブル１５がケーブルカバー１６により覆われている。第一レーザ光発振器５ａは、第一制御部７ａによりレーザ光の発振が制御される。

【0066】

第二レーザ光発振器５ｂには、２つのレーザトーチ３のうちの第二レーザトーチ３ｂが光ファイバ部８を介して接続されている。第二レーザトーチ３ｂのハンドル部１８が第二水冷部６ｂにより冷却されている。第二レーザトーチ３ｂの光ファイバ部８、送り配管１０、戻り配管１１、ガス配管１４および電気ケーブル１５がケーブルカバー１６により覆われている。第二レーザ光発振器５ｂは、第二制御部７ｂによりレーザ光の発振が制御される。

【0067】

筐体２は、筐体２の左右方向の両側面部に収容凹部５１が設けられている。図１２に示すように、収容凹部５１は、筐体２の左右方向内向きに凹み、その左右方向外向きが開放している。それぞれの収容凹部５１にホイール５２が設けられている。それぞれの収容凹部５１は側面扉５３を有している。側面扉５３は、収容凹部５１の左右方向外側を覆う状態と開放する状態との間で開閉可能に取り付けられている。

【0068】

筐体２の内部から筐体２の左右方向右側の収容凹部５１内へ第一レーザトーチ３ａのケーブルカバー１６が延び出している。第一レーザトーチ３ａのケーブルカバー１６は、ホイール５２に巻き回されることで、筐体２の左右方向右側の収容凹部５１内に第一レーザトーチ３ａが収容される。この収容状態で、筐体２の左右方向右側の側面扉５３を閉じることができる。

【0069】

筐体２の左右方向右側の収容凹部５１の下方の正面側に切り欠き５１ａが設けられている。この切り欠き５１ａに第一レーザトーチ３ａのケーブルカバー１６を通して、側面扉５３を閉じた状態で、第一レーザトーチ３ａを収容凹部５１の外部に持ち出すことができる。筐体２の内部から筐体２の左右方向左側の収容凹部５１内へ第二レーザトーチ３ｂのケーブルカバー１６が延び出している。筐体２の左右方向左側の収容凹部５１の構造は、筐体２の左右方向右側の収容凹部５１と同じ構造であるので、その説明を省略する。

【0070】

筐体２は正面扉５４を有している。正面扉５４は、筐体２の正面部を覆う状態と筐体２の正面部が露出する状態との間で開閉可能に取り付けられている。正面扉５４を開く状態では、２つの水冷部６のタンク９内の冷却水Ｗの水温を水温表示部（図示省略）により確認することができる。

【0071】

第一レーザトーチ３ａおよび第二レーザトーチ３ｂはワイヤホルダ４０を有する。２つのワイヤ供給部４のうちの第一ワイヤ供給部４ａから供給された溶接材料Ｙが、ワイヤホルダ４０を介して第一レーザトーチ３ａのノズル２１のノズルチップ２１ｃの前端部へ案内される。２つのワイヤ供給部４のうちの第二ワイヤ供給部４ｂから供給された溶接材料Ｙが、ワイヤホルダ４０を介して第二レーザトーチ３ｂのノズル２１のノズルチップ２１ｃの前端部へ案内される。

【0072】

以上のように構成された第二実施形態のレーザ溶接機５０では、第一レーザトーチ３ａが、これに対応する第一水冷部６ａによりハンドル部１８が冷却される。また、第二レーザトーチ３ｂが、これに対応する第二水冷部６ｂによりハンドル部１８が冷却される。このため、第一レーザトーチ３ａと第二レーザトーチ３ｂとで、それぞれ独立して、かつ同時に様々な溶接作業を行うことができる。例えば、第一レーザトーチ３ａを使用して、ワークの仮溶接を行い、第二レーザトーチ３ｂを用いて、仮溶接後のワークの本溶接を行うことができる。また、例えば、第一レーザトーチ３ａと第二レーザトーチ３ｂとを使用して、それぞれ別部材となるワークの溶接作業を同時に行うことも可能となり、溶接作業の効率を向上させることができる。

【0073】

また、レーザ溶接機５０では、第一レーザトーチ３ａに対応して、第一ワイヤ供給部４ａが設けられ、第二レーザトーチ３ｂに対応して、第二ワイヤ供給部４ｂが設けられている。すなわち、レーザトーチ３ごとに対応して１つずつワイヤ供給部４が設けられている。このため、第一レーザトーチ３ａと第二レーザトーチ３ｂに対して個別に、それぞれのワークの溶接に適した太さや本数のワイヤ状の溶接材料Ｙを、第一ワイヤ供給部４ａと第二ワイヤ供給部４ｂとからそれぞれ供給することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ レーザ溶接機
２ 筐体
３ レーザトーチ
３ａ 第一レーザトーチ
３ｂ 第二レーザトーチ
４ ワイヤ供給部
４ａ 第一ワイヤ供給部
４ｂ 第二ワイヤ供給部
５ レーザ光発振器
６ 水冷部
６ａ 第一水冷部
６ｂ 第二水冷部
７ 制御部
８ 光ファイバ部
９ タンク
１０ 送り配管
１０ａ 分岐送り配管
１１ 戻り配管
１１ａ 分岐戻り配管
１３ コネクタ
１３ａ コネクタ側水路
１３ｂ コネクタ側給水口
１３ｃ コネクタ側排水口
１４ ガス配管
１５ 電気ケーブル
１６ ケーブルカバー
１７ 出射部
１８ ハンドル部
１８ａ 光路
１８ｂ ハンドル部側水路
１８ｃ ガス供給路
１８ｄ ハンドル部側給水口
１８ｅ ハンドル部側排水口
１８ｆ ガス供給口
１９ スイッチ部
２０ カバー
２０ａ 第一蓋部材
２０ｂ 第二蓋部材
２０ｃ 第一開口部
２０ｄ 第二開口部
２１ ノズル
２２ 前側筒部
２３ レンズ収納部
２３ｂ 第一凹部
２３ｃ 第二凹部
２４ ミラー収容部
２５ 後側筒部
２６ 保護レンズ
２６ａ 第一ホルダ
２７ 集光レンズ
２７ａ 第二ホルダ
２８ ミラー
２９ ミラー調整部
３０ スリーブ
３０ｃ めねじ
３０ｄ 固定ねじ
３１ ミラー保持部
３２ ソケット
４０ ワイヤホルダ
４１ 工具
５０ レーザ溶接機
Ｓ 軸線
Ｙ 溶接材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】